[发明专利]一种铜-银双单原子对光催化剂的制备方法

说明书

本发明属于光催化剂的制备方法技术领域，公开了一种铜‑银双单原子对光催化剂的制备方法，包括S1、将负载铜单原子的C₃N₄光催化剂粉末加入无水乙醇中分散均匀；S2、向步骤S1所得分散系中加入100～500μL硝酸银溶液并超声反应1～5h，利用超声波的机械效应使固体粉末充分分散，同时超声波在液体中的空化效应增强C₃N₄基底粉末与硝酸银间的反应；S3、将步骤S2中得到的分散系持续搅拌2～10h，然后高速离心分离出沉淀，烘干后即得到铜‑银双单原子对光催化剂；本发明用于制备铜‑银双单原子对光催化剂，具有操作步骤简单，耗时短，原料成本低等优势，且制备得到的光催化剂电子选择性好，催化活性高，在工业生产，环境工程等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及光催化剂的制备方法技术领域，具体为一种铜-银双单原子对光催化剂的制备方法。

背景技术

单原子催化剂是指金属催化剂以单原子的形式均匀地分散沉积于载体表面，催化活性位点最大限度地暴露出来，提高了催化剂的利用效率，从而降低催化剂的成本。当粒子分散度达到单原子尺寸时，会引起很多新的特性，如急剧增大的表面自由能、量子尺寸效应、不饱和配位环境和金属-载体的相互作用等，与纳米或亚纳米级粒子显著不同的特性，赋予单原子催化剂优越的活性和选择性，能进一步提高催化性能、降低制造成本。因此，单原子催化剂在工业催化中具有巨大的应用潜能。

C₃N₄作为一种新型光催化基底材料，以其材料制备简单，可负载的单原子种类丰富，催化性能优良成为近年来光催化领域的研究热点，但目前的单个金属原子的活性位点难以实现对CO₂的还原和H₂O的分解等一系列反应的催化，造成CH₄等高附加值产物的产量不高，限制了C₃N₄材料的进一步的提升与应用。

发明内容

本发明意在提供一种铜-银双单原子对光催化剂的制备方法，利用呈电正性的C₃N₄光催化剂无水乙醇分散系与呈电负性的硝酸银溶液之间的静电吸附作用，形成铜-银双单原子对，实现了在不同金属原子上分步催化的效果。利用该方法制备铜-银双单原子光催化剂操作简单，原料成本低，耗时短，生产效率高，且制备得到的光催化剂电子选择性好，催化活性高，应用前景广阔。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铜-银双单原子对光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将负载铜单原子的C₃N₄光催化剂粉末加入无水乙醇中分散均匀；

S2、向步骤S1所得分散系中加入100～500μL硝酸银溶液并超声反应1～5h，利用超声波的机械效应使固体粉末充分分散，同时超声波在液体中的空化效应增强C₃N₄基底粉末与硝酸银间的反应；

S3、将步骤S2中得到的分散系持续搅拌2～10h，然后高速离心分离出沉淀，烘干后即得到铜-银双单原子对光催化剂。

进一步地，在S1中，得到的C₃N₄无水乙醇分散系呈电正性，在S2中，硝酸银溶液呈电负性，呈电正性的C₃N₄无水乙醇分散系与呈电负性的硝酸银溶液通过静电吸附作用使银单原子负载至C₃N₄基底材料上。

进一步地，在S2中，加入硝酸银溶液的浓度为2mg/mL，可以在有效负载银原子的同时，避免发生团聚，实现最佳的催化效果。

进一步地，在S3持续搅拌的过程中，铜单原子与银单原子在C₃N₄基底材料上通过铜-银金属键形成双单原子对，制成铜-银双单原子对光催化剂。